[發(fā)明專利]一種焊接電弧內(nèi)部放電狀態(tài)的雙探針檢測裝置及檢測方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202010133691.8 | 申請日： | 2020-03-02 |
| 公開（公告）號： | CN111432542A | 公開（公告）日： | 2020-07-17 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 陳明華;張之強;辛立軍;周岐;伍復(fù)發(fā) | 申請（專利權(quán)）人： | 遼寧工業(yè)大學(xué) |
| 主分類號： | H05H1/00 | 分類號： | H05H1/00;G01T1/29;G01R19/00;G01N27/70 |
| 代理公司： | 北京遠(yuǎn)大卓悅知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11369 | 代理人： | 周婷 |
| 地址： | 121001 遼*** | 國省代碼： | 遼寧;21 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 焊接 電弧 內(nèi)部 放電 狀態(tài) 探針 檢測 裝置 方法 | ||
1.一種焊接電弧內(nèi)部放電狀態(tài)的雙探針檢測裝置，其特征在于，包括：
三維定位臺，其與待檢測的電弧等離子體間隔設(shè)置；
運動位移臺，其設(shè)置在所述三維定位臺上，通過所述三維定位臺進(jìn)行定位；
支架，其安裝在所述運動位移臺上，并且能夠在所述運動位移臺的驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)以及靠近或遠(yuǎn)離所述電弧等離子體；
探針機(jī)構(gòu)，其固定安裝在所述支架上，所述探針機(jī)構(gòu)包括平行間隔設(shè)置的兩個探針；
檢測電路，其用于為所述探針提供電壓，并且能夠?qū)崟r檢測電路中的電流及電壓；
其中，所述探針采用耐高溫金屬材質(zhì)；所述兩個探針的一端分別與所述檢測電路連接，另一端分別所述支架的帶動下伸入或遠(yuǎn)離電弧等離子體；在檢測時，所述兩個探針及所述兩個探針之間的電弧等離子體串聯(lián)，并且與所述檢測電路連接形成回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接電弧內(nèi)部放電狀態(tài)的雙探針檢測裝置，其特征在于，所述探針采用鎢探針。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的焊接電弧內(nèi)部放電狀態(tài)的雙探針檢測裝置，其特征在于，所述探針包括同軸連接的尖端部和連接部；
其中，所述尖端部靠近所述電弧等離子體設(shè)置；所述連接部的一端連接所述檢測電路；
所述尖端部在靠近所述連接部的一端的表面上包覆有陶瓷材料，另一端為裸露端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的焊接電弧內(nèi)部放電狀態(tài)的雙探針檢測裝置，其特征在于，所述連接部為直徑為0.15mm的鎢絲；以及所述裸露端的長度為2mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的焊接電弧內(nèi)部放電狀態(tài)的雙探針檢測裝置，其特征在于，所述探針機(jī)構(gòu)還包括：
陶瓷套管，其沿所述探針的軸向同時套設(shè)在兩個所述連接部的外側(cè)；以及
水冷銅模塊，其套設(shè)在所述陶瓷套管外側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的焊接電弧內(nèi)部放電狀態(tài)的雙探針檢測裝置，其特征在于，所述運動位移臺包括：
絲桿導(dǎo)軌；
滑臺，其通過螺紋匹配連接在所述絲桿導(dǎo)軌上；
驅(qū)動電機(jī)，其動力輸出軸與所述絲桿導(dǎo)軌連接；
其中，所述驅(qū)動電機(jī)能夠驅(qū)動所述絲桿導(dǎo)軌轉(zhuǎn)動，從而使所述滑臺沿所述絲桿導(dǎo)軌的軸向移動；
舵機(jī)，其固定設(shè)置在所述滑臺上；
其中，所述支架的一端固定連接在所述舵機(jī)的動力輸出軸上，另一端固定連接在所述水冷銅模塊的外側(cè)。
7.一種焊接電弧內(nèi)部放電狀態(tài)的檢測方法，其特征在于，使用如權(quán)利要求1-6所述的焊接電弧內(nèi)部放電狀態(tài)的雙探針檢測裝置，包括如下步驟：
步驟一、通過三維定位臺調(diào)整運動位移臺的位置，使探針的位置與待檢測的電弧等離子體的位置相對應(yīng)；
步驟二、通過運動位移臺驅(qū)動探針移動及旋轉(zhuǎn)，使探針快速進(jìn)出所述待檢測的電弧等離子體及在所述待檢測的電弧等離子體內(nèi)進(jìn)行弧形掃描；并且記錄探針處于電弧等離子體電離區(qū)域不同位置時的電位和回路反饋電流，繪制U-I特性曲線；
步驟三、根據(jù)所述U-I特性曲線得到U-I函數(shù)；
步驟四、根據(jù)所述U-I函數(shù)得到等離子體的電位、等離子體的電子溫度和密度信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的焊接電弧內(nèi)部放電狀態(tài)的檢測方法，其特征在于，在所述步驟三中，所述U-I函數(shù)為：
式中，I為流過探針的回路電流；i1+和i2+分別為兩個探針的飽和離子電流；A1和A2分別為兩個探針的表面積；e為電子電量；U為探針間電位差；k為玻爾茲曼常數(shù)；Te為電子溫度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的焊接電弧內(nèi)部放電狀態(tài)的檢測方法，其特征在于，在所述步驟四中，所述等離子體的電子溫度根據(jù)如下公式計算：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的焊接電弧內(nèi)部放電狀態(tài)的檢測方法，其特征在于，在所述步驟四中，所述電弧等離子體的離子密度Ni為：
式中，i0+為飽和離子電流；Ni為離子密度；A0為探針表面積，A0＝(A1+A2)/2；Mi為離子質(zhì)量，Ti為離子溫度。
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